Назад на Землю. Что мне открыла жизнь в космосе о нашей родной планете и о миссии по защите Земли

Конечно, с 1961 года, когда люди впервые покинули наш дом на Земле и вышли в космос, чтобы создавать там свои жилища, подобные МКС, минуло относительно немного времени, и за этот срок очень мало кто имел возможность побывать за пределами защищающей нашу планету атмосферы (из примерно 108 млрд людей, которые когда-либо жили на свете, в космосе побывали немногим более 600 человек[6]). Я считаю, что мне повезло: я стала одной из немногих, кто это сделал. Тем не менее, независимо от того, где мы живем, на космической станции или нет, всем следует научиться относиться с трепетом и уважением к уникальной способности нашей планеты быть нам всем безопасным и комфортным домом. В этом ключ к выживанию.

Важность подобного восприятия не ускользает от внимания астронавтов, так как большинство из нас свободное время смотрит в иллюминатор космического корабля. Любимое занятие каждого – фотографировать Землю. Если когда-нибудь вы отправитесь в космос, даже, если до этого вы раньше не увлекались фотографией, все равно захотите сделать снимок, и не один. Поскольку мы вращались вокруг Земли со скоростью 28 158 км в час, или 8 км в секунду, мне пришлось хорошенько потренировать руку, чтобы успеть четко запечатлеть то, что видно было внизу. Если мне не удавалось сделать конкретный кадр с первой попытки, до следующего раза приходилось ждать еще минимум 1,5 часа, чтобы снова увидеть тот же вид.

Лучший пример астронавта-фотографа – мой друг Дон Петтит. Он настоящий «секретный агент Макгайвер» в мире астронавтов, и на свете, пожалуй, немного найдется того, что Дон не сумел бы закрепить или починить. Он доказал свое умение с помощью фотографий, сделанных во время пребывания в космосе, и поделился с нами своим опытом. Два излюбленных сюжета фотосъемки Дона – ночные огни больших городов на планете, «звездные следы»[7].

Чтобы запечатлеть огни городов, нужна особо твердая рука, учитывая скорость, с которой мы движемся. Во время своего первого космического полета (6-я экспедиция на МКС в ноябре 2002 – мае 2003 года) Дон решил проблему четкого отслеживания и фотографирования городских огней внизу, «присобачив» дрель Makita на крепление для камеры. Сам он так говорит об этом:

«Я собрал “датчик дверей сарая”[8]. Он основан на точном смещение кардана с закрепленной камерой IMAX у иллюминатора лаборатории Destiny Lab. Я придумал способ закрепить винт с гайкой (снятые с корабля «Прогресс») и привести устройство в действие с помощью дрели Makita… Все эти модификации крепятся к IMAX и никак не влияют на его исходную функцию… Я вручную компенсирую смещение станции, глядя в видоискатель и одновременно запуская дрель. Потребовалась небольшая практика, но в итоге вполне реально научиться держать кадр»[9].

Дон совершил в общей сложности три космических полета, и каждый раз он находил способ внедрять инновации и применять творческий подход к съемке Земли и окружающих звезд в космосе. Сделанные им фотографии звездных следов стали широко популярны, поскольку создают прекрасное представление о Вселенной, и все астронавты благодарны ему за то, что он так охотно делился своими советами, как лучше делать такие невероятные снимки. Хотя я и не столь искусна в технике, как Дон, со временем у меня стали получаться более удачные кадры из космоса, что позволило сделать немало снимков, которые я оставила на память и могу показывать другим, вернувшись домой. Из космоса вид Земли напоминает произведение искусства – он так прекрасен, что вдохновил меня на создание акварелей, которыми я там занималась.

Другие члены экипажа также наслаждались своими любимыми земными развлечениями. Они шили, играли на музыкальных инструментах и даже экспериментировали с кулинарией. Периодически мы созванивались с родными и друзьями. Также выполняли кое-какие земные обязанности. Во время моего первого полета мы с моим американским товарищем по экипажу Джеффом Уильямсом участвовали в выборах. Я даже получила в космосе повестку о включении в состав присяжных, которую мой муж переслал по электронной почте. Я ответила, что не смогу присутствовать на заседании, потому что нахожусь в космосе. И мне разрешили не являться.

Обе моих командировки в космос я находилась в основном на борту МКС; из 104 дней в космосе восемь приходится на полет на шаттле до станции и обратно.

Все, что касается космического корабля, должно учитывать жизненные потребности экипажа – людей, которым предстоит жить и работать там. Проектные группы должны думать, откуда у астронавтов на борту будет чистый воздух для дыхания и вода для питья, как защитить их от космического излучения и как поддерживать давление воздуха, необходимое для безопасного функционирования организма. Необходимо также учитывать, какую пищу будут есть члены экипажа и как она будет приготовлена, как им поддерживать свои силы в условиях микрогравитации, контролировать температуру, как астронавты будут общаться с центром управления полетами и со своими семьями на земле, как собираться и утилизировать отходы и действовать в чрезвычайных ситуациях.

Множество непростых проблем необходимо преодолеть только для того, чтобы астронавты могли выжить, не говоря уже о ситуациях, связанных с проведением научных экспериментов, или вопросах, связанных с международной программой сотрудничества, как на МКС. И все же, начиная с 2000 года, при участии 15 стран, представленных пятью международными космическими агентствами, МКС функционирует мирно и успешно, на ней одновременно находилось до семи членов международного экипажа, а на Земле над программой совместных исследований трудятся десятки тысяч ученых.

МКС – автономная орбитальная среда обитания и лаборатория размером с футбольное поле. Международные экипажи живут и работают вместе в обитаемой части станции, которая по размеру напоминает дом с шестью спальнями. Довольно просторно, учитывая, что жить и работать приходится в космосе, однако не так комфортно, когда понимаешь, что на три месяца в этом пространстве будет заключен для тебя весь мир. Там нет возможности выйти за дверь и пойти прогуляться или непринужденно запрыгнуть в личный космический корабль и направиться домой под конец рабочего дня.

Одним из ключевых различий между жизнью на космическом корабле вроде МКС и бытием на корабле «Земля» является гравитация – неотъемлемая часть поддержания всего живого нашей планетой. Это еще один из факторов, которые мы воспринимаем как должное, но лучше всего это понять, представив себе, что без силы притяжения у нас не было бы атмосферы или океанов. Именно поэтому уменьшенная гравитация представляет такую серьезную проблему для выживания в космосе. На МКС мы работали в условиях «микрогравитации», которую иногда называют «невесомостью». Когда мы снова прилетим на Луну, а потом отправимся на Марс, нам предстоит работать в условиях недостаточной силы притяжения (одна шестая и одна треть, соответственно, по сравнению с Землей); во время полетов туда и обратно мы, скорее всего, будем испытывать смесь микро- и искусственной гравитации. (Искусственная гравитация – специально созданное подобие истинной силы притяжения. Один из способов добиться этого – заставить космический корабль вращаться вокруг собственной оси.)

Гравитация – сила, которая притягивает два объекта друг к другу. Независимо от того, где вы находитесь в космосе, существует, по крайней мере, ничтожный уровень тяготения (микрогравитация). Кроме того, эта сила удерживает все планеты на орбитах вокруг Солнца, и здесь, на Земле, именно она удерживает вас на поверхности планеты и заставляет предметы падать. Микрогравитация, подобная тому, что мы испытываем на космической станции, – состояние практической невесомости или непрерывного свободного падения, что всегда казалось мне таким загадочным. Мне нравится думать об этом, представляя себе бросок бейсбольного мяча. Если вы бросите его с небольшой силой, мяч упадет прямо перед вами, но стоит вложить в бросок все силы как он улетит очень далеко и только потом снова упадет на землю. То же самое происходит с нами на космической станции, поскольку мы по сути находимся в непрерывном падении, вращаясь вокруг планеты. Мы вложили достаточно сил в то, чтобы вывести космическую станцию на околоземную орбиту, так что просто продолжаем падать, но не отвесно вниз, а двигаясь вокруг нее. Аналогичная ситуация происходит в тот миг, когда вы оказываетесь в высшей точке американских горок, вот только в космосе мы не падаем, а плаваем или парим.

Возможность плавать, парить и летать – одна из уникальных особенностей жизни в космосе, и это очень весело, однако это также вызывает кое-какие серьезные проблемы. Когда я впервые попала в космос, я была немного неуклюжа, стараясь приноровиться к существованию в трех измерениях: я слишком сильно хваталась за все вокруг, слишком сильно отталкивалась и пыталась как-то сообразить, где верх, а где низ, а ведь их больше попросту не было. Но наш мозг и тело – это нечто невероятное. Мы очень быстро умеем адаптироваться к новым, даже экстремальным условиям. В некоторых отношениях эта способность очень полезна, но в других она не так хороша. Тело учится грациозно передвигаться в трех измерениях: как плавать, парить и двигаться плавно, едва отталкиваясь, как сохранять положение, удерживаясь одним пальцем ноги, а некрепко хвататься рукой, как в полной мере наслаждаться освобождающим ощущением полета. В результате пребывания в невесомости позвоночник удлиняется; я «подросла» почти на 4 см, пока находилась в космосе. (К огорчению невысоких астронавтов, мы обнаружили, что по возвращении на Землю тело укорачивается, и рост становится прежним). Это что касается положительных сторон.

К числу отрицательных последствий относится тот факт, что, поскольку мозг и тело понимают, что для выживания в условиях микрогравитации нам не нужна одинаковая плотность костей или мышечная масса, они тратят меньше энергии на их поддержание. Результат – быстрая потеря костной и мышечной массы (включая сердечную мышцу). Еще одна физическая сложность состоит в смещении жидкостей тела в сторону головы; вы наверняка замечали, что в космосе лица астронавтов кажутся полнее, чем на земле. В то время как пребывание в условиях невесомости дарит общую «подтяжку» всему телу, оно влечет и неприятные физиологические последствия. Например, медицинское сообщество считает, что повышенное внутричерепное давление может быть причиной ухудшения зрения, с которым сталкиваются многие астронавты во время пребывания в космосе; у некоторых нормальное для них зрение не восстанавливается и после возвращения домой[10].

Другую опасность, имеющую потенциально серьезные последствия космических полетов для человека, обнаружили в 2019 году во время ультразвукового исследования, проведенного на борту МКС: кровоток в яремных венах 11 астронавтов измеряли до полета, затем разные интервалы во время полета и после возвращения на землю. Полученные на борту результаты показали удивительное изменение кровотока у шести из 11 исследуемых и образование небольшого тромба у одного, что вызвало особое беспокойство. В космосе, как и на Земле, тромб увеличивает риск остановки сердца и инсульта. Этот член экипажа проходил лечение антикоагулянтами в течение оставшейся части полета, перед возвращением на Землю тромб стал меньше, а после приземления рассосался в течение десяти дней. Чтобы сохранить в тайне личность участвовавших в этом проекте астронавтов, конкретные даты проведения исследования на борту не указывались, но обобщенные результаты были опубликованы в 2019 году[11]. Среди других негативных побочных эффектов, вызванных микрогравитацией, ослабление иммунной системы, нагрузка на почки из-за потери костной массы, изменения в клетках и замедление заживления ран. По мере того как мы проводим все больше времени в космосе, появляются новые данные о влиянии невесомости на тело.

Важно понимать эти последствия и научиться противодействовать как можно большему их числу, чтобы к моменту завершения полета можно было продолжать вести здоровый образ жизни на Земле. В космосе мы устраняем подобные эффекты с помощью контрмер, таких как ежедневные двухчасовые тренировки с сочетанием резистивных и аэробных тренировок, чтобы компенсировать потерю костной и мышечной массы. Между прочим, в условиях микрогравитации потеря костной массы происходит со скоростью от 1 до 1,5 процентов в месяц, что примерно в двенадцать раз превышает скорость потери костной массы у пожилых мужчин и женщин на земле, так что это ускоряет проявление возрастных изменений вроде остеопороза[12]. Итак, живя на МКС, в дополнение к тому, что мы учимся противостоять потере костной массы у астронавтов в космосе, мы можем многое узнать об этом процессе и разработать способы профилактики и лечения остеопороза здесь, на Земле.

Исследования, проводимые в условиях микрогравитации на космической станции, важны, поскольку позволяют не учитывать в уравнении влияние реальной гравитации, тем самым предоставляя нам возможность узнавать все новые факты о том, что, как считалось, и так было нам хорошо известно. В невесомости практически все ведет себя иначе. Пламя имеет иную форму – его языки более округлые, и это помогает понять, какие топливные смеси будут сгорать чище или эффективнее. Протеиновые кристаллы, которые ученые используют для изучения структуры белка в медицинских целях, там легче изучать, потому что при микрогравитации они увеличиваются в размерах и получаются более совершенными. Мы постоянно узнаем больше о влиянии жизни в невесомости на наши тела, но с точки зрения человека, находящегося в космосе, способность летать и парить (и даже рисовать акварели) – чудесная составляющая космического приключения.

Поскольку у меня была возможность долгое время жить и работать в космосе в качестве астронавта, теперь я с огромным увлечением слежу за ходом других миссий при помощи телестанции NASA, сайта и соцсетей, наблюдая, как другие астронавты выполняют свои миссии и работают на МКС. Я всегда буду помнить, как смотрела на астронавтов в космосе перед своим первым полетом и как задавалась вопросом, каково это – парить и летать в трех измерениях. А теперь я смотрю на своих друзей в космосе с полным пониманием происходящего. Теперь все кажется нормальным и естественным. Я также люблю следить за различными видами проводимых исследований. Меня изумляет, что члены экипажа теперь больше похожи на лаборантов, которые заняты практической работой и реальной наукой. И я по-прежнему испытываю благоговейный трепет, думая об успешном международном сотрудничестве, благодаря которому все это возможно и которое продолжается на благо жизни на Земле.

Особенно увлекательно смотреть, как впервые в космосе оказывается кто-то из моих знакомых. В 2018 году моя подруга доктор Серена Ауньон-Чанселлор провела на МКС 197 дней.

Мы с Сереной познакомились, когда я находилась в Звездном городке в России и готовилась к первому полету в космос, а она работала летным врачом-хирургом в ходе подготовки астронавтов NASA там же. (Летный врач-хирург – доктор, специализирующийся в области аэрокосмической медицины.) Подготовка астронавтов к длительному пребыванию на космической станции включает несколько лет специального обучения перед полетом, и как минимум 50 % времени мы проводим за пределами Соединенных Штатов на объектах наших партнеров по всему миру. За пределами Хьюстона в штате Техас, а именно в Звездном городке, примерно в 50 км от Москвы, американские астронавты находятся большую часть времени. Расположенный там Центр подготовки космонавтов имени Юрия Гагарина (ЦПК) назван в честь первого человека, совершившего полет в космос. (12 апреля 1961 года советский космонавт Гагарин впервые облетел вокруг Земли.) Там проходят подготовку все «космонавты» (как называют астронавтов на русском), отправляющиеся на МКС. Некоторые из инструкторов, тренировавшие Гагарина, до сих пор трудятся в ЦПК в 2020 году. Это историческое место, где скульптуры, статуи, витражи, металлические украшения и другие художественные произведения напоминают о происходивших там на протяжении многих лет значимых событиях в истории полетов в космос. Для меня было честью тренироваться там вместе с товарищами по экипажу, космонавтами и астронавтами со всего мира, а также познакомиться с людьми, которые там живут и работают. Многие из них стали мне друзьями на всю оставшуюся жизнь.

Каждая тренировка в Звездном городке длилась обычно 4 недели. Три года, которые я провела, тренируясь перед полетом на станцию, проходили примерно так: четыре недели в Звездном городке, четыре недели дома, две недели в Германии, четыре недели дома, четыре недели в Звездном городке, четыре недели дома… Токио… Монреаль… четыре недели дома, четыре недели в Звездном городке. Так что во время некоторых праздников я неизбежно оказывалась вдали от семьи.

Одно из моих самых любимых праздничных воспоминаний связано с Сереной. Так получилось, что на День благодарения мы с ней, а также группа астронавтов и инструкторов из разных стран и самых разных слоев общества находились в России. Отправившись в магазин при посольстве США за хрустящим луком для запеканки из зеленой фасоли, мы с Сереной увидели, как женщина перед нами взяла с полки последнюю банку. Мы переглянулись и пошутили, что могли бы отбить банку, но решили этого не делать. Затем мы пошли на местный уличный рынок и увидели там немытую морковь в гигантских контейнерах с самой черной грязью, которую только можно себе представить. Торговка выдернула для нас оттуда морковь, и по возвращении в коттедж нам пришлось долго отмывать и скрести ее, пока, наконец, не показались чудесные оранжевые плоды (они были невероятно вкусными); еще мы купили целую гору картофеля и намяли, наверное, самую большую кастрюлю пюре из всех, что подавали когда-нибудь на стол на День благодарения. Когда оказалось, что индейка просто не влезает в духовку, нам с Сереной пришлось помудрить с решеткой, чтобы запихнуть ее туда.

Даже несмотря на то, что немного потратились, нам хотелось, чтобы праздник прошел, как дома, с традиционным угощением, чтобы наши друзья из разных стран почувствовали бы себя так, как если бы оказались в гостях у нас дома. Всем хотелось внести свой вклад в трапезу, поэтому у нас получился довольно широкий ассортимент стандартной еды на День благодарения, а также кое-какие вкусные блюда русской кухни.

В какой-то момент тем вечером я огляделась и изумилась тому, что все эти невероятные люди, прибывшие со всего мира, непостижимым образом собрались в Звездном городке, участвуя в космической программе, и я вознесла благодарность за это.

Сложнее всего для меня было научиться говорить по-русски. Официальный язык станции – английский (я возношу благодарность и за это), но все должны владеть русским языком, потому что российский корабль «Союз» всегда используется как спасательный, и все команды отдаются на русском языке, и все в нем тоже на русском, от стандартного протокола и приборных панелей до общения с операторами Центра управления полетами на Земле. Одно из достижений, которыми я больше всего горжусь, это тот факт, что я научилась эффективно общаться на русском языке так, как это требовалось для выполнения миссии. (Огромнейшее спасибо моему очень терпеливому учителю и дорогому другу Вацлаву Мухе!) И все же я переживала, точно ли то, что я произношу, означает то, что я хочу сказать. В тот День благодарения, который мы отпраздновали в России, я впервые в начале застолья осмелилась произнести тост на русском языке. Стараясь выразить свои мысли попроще, я попыталась поблагодарить присутствующих за чудеса, которые они совершают в космосе, за то, что все это идет на благо всем нам на Земле, за дружбу, благодаря которой получилась эта большая многонациональная семья, частью которой мы все стали.

Поскольку я говорила по-русски, мой друг и коллега астронавт Майк Финк переводил мою речь на английский. Я была так довольна, что он сумел понять и перевести мои слова (у меня на самом деле получилось сказать все, что я хотела). Нет никаких сомнений в том, что работа и наука, которыми мы занимаемся в космосе, очень важны, но для меня куда важнее то, как мы это делаем, действуя как единая община людей с Земли.

После того как МКС функционировала уже около 14 лет, Кевин Форд, один из моих дорогих друзей и коллег по подготовке астронавтов, придумал фразу «Вдали от Земли, на благо Земли», сделав ее лозунгом миссии его экипажа. Однако эти слова так удачно передают суть нашей совместной миссии на МКС, что они остаются девизом программы станции до сих пор. Эта фраза отлично подходит. В моей книге вы не раз прочитаете, что вся работа на МКС в конечном счете ориентирована на улучшение жизни на Земле.

Вот некоторые из вопросов об этой работе, которые мне задают чаще всего:

• Почему именно космос?

• Почему нельзя заниматься этой наукой здесь, на Земле?

• Чем в последнее время помогла мне работа на космической станции?

• Зачем мы тратим столько денег на космос?

Все эти вопросы разумны, и я думаю, что на них следует ответить, в частности на вопрос о том, как работа в космосе влияет на нашу систему жизнеобеспечения здесь, на Земле. (А мой ответ на вопрос «Зачем мы тратим столько денег на космос?» таков: деньги мы тратим не в космосе – все средства, что идут на освоение космоса, расходуются тут, на Земле.)

2 ноября 2020 года исполнилось 20 лет постоянному присутствию человека на борту МКС, на которой к тому моменту побывало 239 человек и было проведено более 2700 научных экспериментов. Исследования на космической станции проводятся в шести широких областях: биология и биотехнология, исследования Земли и освоения космического пространства, человек в космосе, физика, технология и образование[13]. Как я понимаю, проще всего понять спектр исследований на МКС, рассматривая их с точки зрения здоровья и благосостояния человека или здоровья всей планеты.

Я радовалась возможности взять интервью у Серены Ауньон-Чанселлор для этой книги. Она не только моя подруга и коллега, но также астронавт, врач и гуру науки о жизни, и она провела на МКС полгода. Я задала ей свои вопросы о здоровье человека и планеты. Мы общались по скайпу: я была у себя в домашней студии в Сент-Питерсберге в штате Флорида, а Серена – в своем офисе в городе Батон-Руж в штате Луизиана, где она работает на факультете Университета штата Луизиана в Центре медицинских наук. Поскольку она не из тех, кто уклоняется от применения своих навыков и опыта там, где они необходимы, она курировала пациентов в больнице, преподавала в Университете и по-прежнему занималась проблемами медицины для астронавтов. (В частности, именно она разработала все COVID-19-протоколы для астронавтов).

– Я счастлива, потому что то, чем я занята сейчас, – работа в трех областях, которые я очень люблю: медицина, аэрокосмическая медицина и космические полеты, – сказала Серена. – Если бы кто-нибудь спросил меня, что нас ждет в будущем, я бы просто ответила: «Великие дела». Не знаю, что это будет. Такие вещи, как правило, выскакивают словно ниоткуда; просто вдруг появляются новые возможности. Как только я вижу их, стараюсь приблизиться к ним. Я знаю, что многое предстоит сделать, но мне просто нравится находиться сейчас на земле.

Я тоже была счастлива от того, что Серена находилась на земле и я смогла пообщаться с ней, приятно было увидеть ее на экране компьютера. У нас обеих темные волнистые волосы и темные глаза, мы так похожи, что во время встреч возникает ощущение, что я беседую с одной из своих сестер. Мы начали наш разговор с девиза МКС – «Вдали от Земли, на благо Земли». Она согласилась, что фраза идеально подходит для описания нашей совместной жизни и работы на МКС.

– Интересно, однако, сколько людей на самом деле не понимают, как реализуется часть этого девиза.

Затем Серена поделилась тем, чего не знала даже я:

– В то время как большая часть научных исследований там проводится ради блага жизни на Земле и дальнейших исследований космоса в области естественных наук, по крайней мере 70 % работ выполняется исключительно ради здоровья человека на Земле.

NASA и наши международные космические агентства-партнеры всегда стараются как можно лучше донести до людей удивительные вещи, каждый день происходящие в космосе. За последние несколько лет эти старания стали успешнее, так как соцсети и прочие творческие механизмы помогли NASA охватить аудиторию, которая в ином случае и не знала бы о существовании МКС, не говоря уже о том, кто и что там делает.

Во время пребывания Серены в космосе одним из самых успешных ее проектов стало предоставление информации широкой общественности посредством видеороликов о науке, которой она была занята, с объяснением, почему это так важно.

Я хотела бы особо отменить одно ее видео, снятое для эксперимента под названием Angiex Cancer Therapy[14]. Это исследование, разработанное компанией Angiex, было нацелено на изучение роста клеток эндотелия (клеток, которыми выстланы кровеносные сосуды, по которым кровь обращается по телу) и эффективности применения для лечения рака препаратов, направленных на систему кровоснабжения опухоли и раковых клеток. Серена объяснила мне, что отдельные клетки ведут себя в условиях микрогравитации в космосе примерно так же, как в естественных условиях в наших телах, заполненных жидкостью.